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修饰组文章三连发,华中农大邱宁组揭示糖基化/磷酸化在禽蛋蛋白质生物功能和食品特性上的作用

已有 268 次阅读 2019-11-20 15:04 |系统分类:科研笔记

蛋白质翻译后修饰(Post-translational modification, PTM)是指蛋白质在翻译后的化学修饰,可调节蛋白质的活性、定位、折叠、以及蛋白与其他生物大分子间(包括蛋白、核酸、脂质等)相互作用。越来越多的研究发现,许多重要的生命活动不仅与蛋白质的丰度相关,更重要的是被各类蛋白质翻译后修饰所调控。

近日,来自华中农业大学食品科学技术学院的邱宁课题组,在食品科学领域专业学术期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry连发三篇文章,结合蛋白质组学、磷酸化修饰组学、及N-糖蛋白质组学等方面,系统地阐明了鸡蛋蛋白在胚胎发育过程中的变化,并且首次鉴定了鸭蛋清中的N-糖蛋白,进一步从抗菌性以及致敏性角度提出糖基化差异对不同禽蛋功能的影响。据悉,邱宁课题组孟雅祺朱方莉、孙浩浩分别为三篇文章的第一作者,景杰生物为该研究的蛋白质组学定量与翻译后修饰组学定量研究提供了技术支持。

文章题目:

Comparative Quantitative Phosphoproteomic Analysis of the Chicken Egg during Incubation Based on Tandem Mass Tag Labeling

内容简介:

蛋白质磷酸化作为一种普遍且重要的翻译后修饰,在蛋白质的转运、抗菌、抗氧化等方面具有重要作用。为了揭示鸡胚蛋在孵化过程中蛋白质磷酸化状态变化并探讨这些变化对鸡胚发育的影响,研究人员运用基于TMT标记的定量蛋白质组学技术对孵化至12天的鸡胚蛋蛋清和蛋黄的蛋白质磷酸化组进行了比较定量研究,首次系统地阐明了鸡胚蛋孵化期间蛋清蛋黄蛋白质磷酸化状态的变化,并探讨了磷酸化水平改变对鸡胚发育的影响。

研究结果:

通过使用TMT标记技术并结合基于IMAC的磷酸肽富集策略,本研究共鉴定到来自100个磷蛋白的215个磷酸化位点。通过motif分析发现这些磷蛋白的磷酸化基序为S-X-E (X表示任意氨基酸)。在孵化12天的蛋清蛋黄样本中,62个磷蛋白的123个磷酸化位点发生了显著变化(p<0.05):其中,32个磷蛋白的55个磷酸化位点发生显著上调;30个磷蛋白的68个磷酸化位点发生显著下调。

通过对这些差异变化的磷蛋白进行层次聚类分析,揭示了孵化过程中某些蛋白质同时发生磷酸化和去磷酸化过程,这说明在孵化过程中同一个蛋白质可能通过修饰水平的不同而展现不同的生物学功能。如vitellogeninII的磷酸化上调可促进其对金属离子以及脂质的结合能力进而为鸡胚提供所需的矿物质和脂质;而其去磷酸化过程则可以为鸡胚发育提供所需的磷元素。此外,通过GO分析结果发现,这些发生显著差异变化的磷蛋白主要与结合、分子功能调节、转运活性等功能相关。

文章链接:

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b04638

文章题目:

Integrated Proteomic and N-glycoproteomic Analyses of Chicken Egg during Embryonic Development

内容简介:

鸡蛋蛋白是鸡胚生长所必需的营养物质。在不同发育阶段,一些卵蛋白被内源酶降解为多肽或氨基酸,少量蛋白被鸡胚完整吸收,而高丰度的蛋清蛋白,包括几种主要的糖蛋白,在鸡胚发育期间发生显著的变化。本研究中,研究人员运用基于TMT标记的定量蛋白质组学技术、及糖基化修饰组学技术,对孵化至12天的胚蛋蛋清和蛋黄的蛋白质组及N-糖蛋白组进行了定量比较研究,系统地阐明了鸡蛋蛋白在胚胎发育过程中的变化,其研究结果不仅有利于深入理解孵化过程中鸡胚对营养物质的吸收和利用机制,同时也为胚蛋中特殊营养功能因子的开发提供了依据。

研究结果:

该研究首先揭示了鸡胚孵化12d时蛋清蛋黄样品中蛋白质糖基化水平的显著变化,并进一步运用基于TMT标记的定量蛋白质组学技术对显著变化(P< 0.05)的蛋白质及N-糖蛋白进行鉴定。

研究发现鸡胚孵化12d后,鸡蛋蛋清及蛋黄中主要参与抗菌、离子结合、细胞骨架及增殖等功能的蛋白发生显著改变。本研究共鉴定了位于153个糖蛋白上的334条N-糖肽,其中82条糖肽在胚蛋孵育12天后发生显著变化(threshold of fold-change >1.2 or <0.83)。这些糖基化水平的变化不仅为胚胎发育提供了部分糖源需求,同时也对蛋白质功能的调节具有重要作用。例如鸡蛋中的高丰度蛋白,如ovalbumin、vitellogenin、mucin、immunoglobulin等,在孵化第12天时,其在蛋白层面变化不显著,但是糖基化层面发生显著改变。通过GO、KEGG及PPI等分析结果发现:出现显著糖基化程度改变的糖蛋白主要与结合能力、酶活性以及转运活性相关。

文章链接:

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b05133

文章题目:

Identification of the Duck Egg White N‑Glycoproteome and Insight into the Course of Biological Evolution

内容简介:

鸭蛋清与鸡蛋清的蛋白质在食品及生物活性方面存在一定差异性,如凝胶性、酶活性及致敏性等,糖基化修饰在其中扮演的作用值得探讨。在前期研究基础上,邱宁课题组进一步通过鸭蛋清蛋白N-糖基化修饰组学研究,首次鉴定了鸭蛋清中的N-糖蛋白,并从生物信息学的角度将其与鸡蛋清糖蛋白进行比较,从抗菌性以及致敏性角度提出糖基化差异对不同禽蛋功能的影响;并为探究鸡鸭的种间进化提供了依据;同时也为不同禽蛋糖基化水平差异对其加工及营养特性的作用研究奠定了基础。

研究结果:

1. 该糖蛋白组学研究鉴定到了位于68个N-糖蛋白上的231个N-糖基化位点;通过GO分析发现,鸭蛋清(上排ABC)与鸡蛋清(下排ABC)糖蛋白差异主要集中在分子功能及生物进程两类条目中;

2. 相比于鸡蛋清,在鸭蛋清中鉴定到的一些特异性糖蛋白与种间特异性的生物功能相关,如具有抗菌功能的deletedin malignant brain tumors 1蛋白,推测其为鸭蛋在易受病菌侵染的潮湿环境中提供了更强的抗菌能力;同时鸭蛋清中鉴定到较高糖基化水平的ovotransferrin,lysozyme和mucin-5B。由于糖链往往在蛋白的抗菌、抗病毒方面扮演着重要的角色,本研究鉴定的鸭蛋相关蛋白特有的糖基化位点为进一步分析糖基化的抗菌、抗病毒功能奠定了基础;

3. 同时,蛋白的糖基化位点往往与其致敏性密切相关,本研究在鸭蛋清中鉴定到ovomucoid,riboflavin-bindingprotein和lysozyme等蛋白的差异糖基化位点,为解析不同禽蛋对人体致敏性的差异提供了依据。

文章链接:

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b03059

参考文献

1. Haohao Sun, et al., 2019, Comparative Quantitative Phosphoproteomic Analysis of the Chicken Egg during Incubation Based on Tandem Mass Tag Labeling. Journal of Agricultural and Food Chemistry.

2. Fangli Zhu, et al., 2019, Integrated Proteomic and N-glycoproteomic Analyses of Chicken Egg during Embryonic Development. Journal of Agricultural and Food Chemistry.

3. Yaqi Meng, et al., 2019, Identification of the Duck Egg White N‑Glycoproteome and Insight into the Course of Biological Evolution. Journal of Agricultural and Food Chemistry.

本文由景杰学术团队报道,欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求,请添加微信ptm-market咨询。




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